Hubble descobre um planeta em evaporação e uma raivosa estrela
A aproximadamente 32 anos-luz do nosso sistema solar (o que é incrivelmente próximo, considerando a escala cósmica), há uma estrela anã vermelha irritada chamada AU Microscopii, que está causando tormento em um de seus próprios planetas, o AU Microscopii b. Aos poucos, a fera estelar parece estar esfacelando a atmosfera do mundo com sua radiação de alta energia. É bastante caótico por lá, para dizer o mínimo.
Mas, sorte para nós, observadores do espaço, graças ao confiável Telescópio Espacial Hubble da NASA, os cientistas anunciaram na quinta-feira (27 de julho) que obtiveram uma visão importante deste pesadelo interestelar. E de certa forma, esses novos resultados do Hubble podem ter um duplo efeito no campo da astronomia: eles podem nos contar sobre exoplanetas passando por um tipo de evaporação atmosférica, enquanto nos ajudam a entender melhor as estrelas que podem arrancar implacavelmente essas atmosferas.
Com um diâmetro de apenas cerca de quatro vezes o da Terra, o planeta aterrorizado AU Mic b teve a infelicidade de se formar a apenas cerca de 6 milhões de milhas (9,6 milhões de km) de sua estrela – um orbe classificado como uma anã vermelha, um dos corpos estelares mais extremos que existem em nosso universo. Pesquisas mostram, por exemplo, que mesmo os exemplos mais silenciosos de anãs vermelhas, como essa, ainda são mais selvagens que nosso Sol abrasador. Mas isso não é tudo. Para tornar as coisas ainda mais intensas, a energia de AU Mic é exacerbada pelo fato de ser uma das estrelas mais jovens por aí.
“Tem 23 milhões de anos, o que é muito, muito jovem, essencialmente uma estrela criança”, disse Keighley Rockliffe, primeira autora de um estudo sobre as novas descobertas do Hubble e pesquisadora de exoplanetas no Dartmouth College, à Space.com. “Astrônomos estelares estão animados porque AU Mic é um exemplo dos anos jovens e birrentos de uma anã vermelha – o tipo mais comum de estrela na Via Láctea.”
O poder da dedução Basicamente, como o Hubble está localizado na órbita da Terra, ele pode identificar quando um planeta distante transita entre sua estrela hospedeira e nosso planeta, captando os raios de luz estelar.
Essa passagem faz com que a estrela pareça mais fraca por um momento, alertando quem estiver observando que algo deve ter causado esse mergulho de luz. Na verdade, foi assim que os cientistas localizaram o AU Mic b pela primeira vez em 2020. No entanto, ao contrário do Hubble, os créditos para esse primeiro contato vão para os telescópios espaciais Spitzer e TESS da NASA. Agora, no entanto, o Hubble pode reivindicar sua própria descoberta do sistema AU Mic.
Quando Rockliffe e outros pesquisadores observaram o AU Mic b com o Hubble, eles viram muito mais do que apenas o escurecimento regular da luz estelar durante o trânsito. Algumas das ondas de luz associadas a esse escurecimento indicaram que o material responsável pelo mergulho era muito mais profundo do que o próprio planeta. Muito profundo. E esse material parecia estar se afastando literalmente do planeta. Muito longe. Ampliando a visão, parecia quase que AU Mic b estava transitando muito antes do esperado e de forma estranha.
A única explicação?
Bem, eles estavam observando material planetário tão distante do núcleo do mundo que deve ter escapado gravitacionalmente do planeta. Ou, como Rockliffe coloca, deve ter sido “soprado para longe!”
“Lembro-me de quando criei a curva de luz deste planeta com nossos dados do Hubble e vi que o trânsito aconteceu muito antes do trânsito previsto do planeta”, disse ela. “Imediatamente pensei ‘bem, cometi definitivamente um erro’. No entanto, não importa quantas vezes refiz a análise com diferentes métodos, o resultado foi o mesmo.”
Presumivelmente, esse desaparecimento da atmosfera planetária é devido às super explosões de alta energia da anã vermelha – pense nas explosões solares do nosso Sol multiplicadas por mil.
E embora esse processo de escape atmosférico devido a uma estrela hospedeira agressiva não seja exatamente novo, Rockliffe explicou que o que torna essa observação tão inovadora é que é a primeira vez que os cientistas testemunham tal perda em um planeta comum.
“AU Mic b é especial porque não é especial de jeito nenhum!” ela disse. “É um exemplo da fase jovem do sistema exoplaneta-estrela mais típico da galáxia e, portanto, nos fornece informações importantes sobre como a fuga atmosférica acontece nesse período de formação crítica e muito comum de um sistema exoplanetário.”
Por exemplo, as primeiras observações de tal evaporação atmosférica foram com mundos conhecidos como “Júpiter quentes”, alguns dos exoplanetas mais raros em nossa galáxia. Eles são meio que sósias de Júpiter, exceto que são muito (muito) quentes porque estão tão perto de suas estrelas. Mas o ponto aqui é que não conhecemos muitos Júpiter quentes.
Para colocar isso em perspectiva, Rockliffe explica que usar essas informações para decodificar o mecanismo seria “como usar a experiência de uma pessoa financeiramente próspera para extrapolar a experiência típica da classe média.”
Não seria preciso
Mas agora que temos essas novas observações do Hubble sobre o AU Mic b, talvez estejamos no caminho para aprender mais sobre a vida diária, os desafios e as tribulações das estrelas normais.
E agora? “O escape atmosférico”, explicou Rockliffe, “é potencialmente um dos processos evolutivos mais influentes para a maioria dos exoplanetas.”
Essencialmente, esse trabalho pode ajudar os cientistas a decodificar como são os mundos além do nosso sistema solar, onde eles residem e talvez criar guias que nos ajudem a escrever sua história.
Rockliffe acrescentou que uma das questões que os cientistas ainda estão tentando responder diz respeito a como os exoplanetas podem perder suas atmosferas. “Para os astrônomos de exoplanetas, entre muitas outras coisas”, ela disse: “qual mecanismo está impulsionando principalmente esse escape atmosférico? É o aquecimento da intensa radiação de alta energia da estrela ou é um núcleo planetário recém-formado e quente aquecendo a atmosfera de dentro para fora?”
Por exemplo, uma das coisas mais estranhas sobre o escape atmosférico recentemente observado no AU Mic b é que ele parece ser errático. É quase como se a estrela às vezes ficasse de mau humor e descontasse isso no planeta, mas outras vezes, estivesse tranquila.
“Minha opinião, ou intuição, me diz que esse comportamento está intimamente ligado à interação da atmosfera com os ventos estelares de AU Mic”, disse Rockliffe. “Os ventos estelares de AU Mic podem estar causando turbulência ao interagir com a atmosfera, provocando esse burburinho variável de gás hidrogênio.”
Curiosamente, ela também tem algumas teorias sobre como o planeta poderia parecer daqui a bilhões de anos a partir do momento em que o Hubble o isolou – embora ainda sejam preliminares. Por um lado, se o mundo ficar completamente despojado de sua atmosfera e reduzido ao essencial, ele pode acabar parecendo algo semelhante a Mercúrio. Mas, por outro lado, se ele mantiver sua atmosfera inferior, poderemos ter um duplicado de Netuno.
Mas realmente, apenas o tempo (e mais observações do Hubble, é claro) dirá.
Além disso, no âmbito da evolução estelar, essas descobertas podem ajudar os astrônomos a entender o que as jovens anãs vermelhas têm em comum e o que não têm em comum com estrelas como nosso Sol e até mesmo suas contrapartes mais antigas.
“Esta é a primeira vez que vimos a saída planetária à frente do planeta assim. Mesmo agora, há esse temor existencial de que eu tenha feito algo completamente errado. Mas confio em meus co-autores para pegar os erros que posso cometer e confio nas diversas abordagens que tomei para provar que esse resultado é preciso”, disse ela, destacando o papel que sua orientadora, Elisabeth Newton, teve no trabalho. “Significou muito poder fazer uma ciência tão legal com uma cientista tão incrível e dentro do ambiente que ela criou.”
A próxima etapa é que a equipe espera estudar essas “eructações” atmosféricas estranhas e variáveis em mais detalhes com o Hubble – e, potencialmente, com o Telescópio Espacial James Webb.
Um artigo sobre esse trabalho foi publicado em 27 de julho no The Astronomical Journal. [Space]
